автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.07, диссертация на тему:Комбинированное управление технологическими процессами на основе метода оберенных моделей в условиях неполной информации

ХАРШВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛ1ТЕХН1ЧНИЙ УН1ВЕРСИТЕТ

РГ6 ОД

На правах рукопису

I 3 ¡.:„\| |

ЛЮБЧИК Леошд Михайлович

КОМБ1НОВАНЕ УПРАВЛ1ННЯ ТЕХНОЛОПЧНИМИ ПРОЦЕСАМИ НА ОСНОВ1 МЕТОДУ ОБЕРНЕНИХ МОДЕЛЕЙ В УМОВАХ НЕПОВНО! 1НФОРМАЦН

05.13.07 - автоматизация техиолопчних процес!в та виробшгцтв

Автореферат дисертацп на здобуття наукового ступеня доктора техшчних наук

Харшв - 1995

Дисертащею е рукопис

Робота виконана в Харшвському Державному полкехтчному ушверситетк

Науковий консультант: Доктор техн1чних наук, професор Костенко Юрш Трохимович.

ОфщШш опоненти:

1. Доктор техшчних наук, професор Бакан Геннадш Михайлович;

2. Доктор техшчних наук, професор Александров бвген бвгенович;

3.Доктор техшчних наук, професор Сухорукое Георгш Олександрович

Провщна оргашзащя: НВО "Кшвський шститут автоматики", м. Ки'1в.

Захист ввдбудеться "_"_ 1995 р. о_

годин! на засщанш спещал1зовано'1 вченоТ ради Д 02.09.06 у ХарК1Вському Державному пол!техшчному ушверситет1 ( 310002, м. Харюв, МСП, вул. Фрунзе 21).

3 дисертащею можно ознайомитися у бiблioтeцi Харювского Державного пол!техшчного университету.

Автореферат розшланий "_"_ 1995 р.

Вчений секретар спец1ал1зовано1 вчено\' ради

Юз1лов В.У.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуалътстъ проблемы. На сучасному еташ розвитку авгоматизаца виробництва на перший план висуваються вимоги пщ-вищення точност! стабШзацн та регулювання основних режимних тех-нолопчних змшних, як! в значшй М1рГ обумовлюють як1сть кпщевого продукту, продуктившсть, економ1чшсть, надшш'сть 1 безпеку функш-онування тсхнолопчного обладнання. ГПдвищеггая вимог щодо точнос-п дотримання технолопчних режим1в в умовах постшно дшчих збу-рень, зумовлених нестабьтьшстю параметр!в сировини та обладнання, а також зм1нами режимов робота, призводить до необхщносп вдоско-налення метод!в управлшня технолопчними процесами. Особливостями зазначених задач е багатовим1ртсть та структурна складшсть моделей технолопчних об'екпв управлшня, наявшсть штенсивних збурень складно! структури, що повально зм1нюються (гак зваш "хвильовГ збурення), суттева неповнота апрюрноТ (в1дсутнють адекватних математичних моделей збурень) 1 поточно1 (вдаутшсть можливост1 безпосередшх вим5рювань) ¡нформацп про збурюк™ дп, негативний вплив взаемних зв'язк'ш млж регулюемими величинами. Указаш особливосп характерш для задач управлшня х1мшо-технолопчними процесами, тепло- 1 електроенергетичними установками, процесами автоматизованих випробувань в промисловосп, процесами обслуговування технолопчних комплекав.

ТрадицШн1 методи синтезу систем управлшня при наявноси збурень звичайно базуються на використанш осереднених чи мшмакс-них показник1в точность При цьому системи, що мають властивкть оптимальност! вщносно клас1В збурень, часто не забезпечують надежно! якост1 управлшня для кожноТ реал1зацц. Особлив1 труднонц виникають також тод1, коли спектральш д1апазони задаючих та збурюючих вплив1в в значнш М1р1 перекриваються, що мае мкце в

багагьох задачах програмного управлшня технолопчними режимами 1 проектування слщкуючих систем промислового призначення.

В зазначених випадках злачного гмдвищення точное™ управлшня можна досягти шляхом введения в закон управлшня додатково!' информаци про збурюкга дп, що реал!зуеться р1зними схемами комбшованого управлшня, яю дослщжет в роботах А. Г. 1вахненка, А. П. Кухтенка, В. Б. Павлова, В. К. Стеклова, Г. Ф. Зайцева, Б. Н. Петрова, Г. М. Уланова, Б. М. Менського, Я, 3. Ципкша, Е. Девкюна, С. Джонсона, Н. Сераджи, М. Уонема та шших.

Основна увага при цьому придьтялась розгляду систем з1 скалярними входом та виходом на основ! класичноГ теорц швар!ант-ност!. Треба шдкреслиги, що традицшт пщходи до компснсаци недо-ступних безпосередньому вим1рювашпо збурень, що грунтуються на Тх поточному ощнюванш, потребують завдання достатньо точноТ априорно! модел1 збурень або и щешчфтаци, що в реальних задачах управлшня часто не може бути здшснено.

Поширення в1домих тдход1в на задач1 комбшованого управления багатовим!рними технолопчними процесами зустр^чае ряд принципо-вих трудношдв, пов'язаних не тЬтьки з проблемою вим5рност1, а також з проблемами високог чутливосп комбшованих систем до параметрич-них вщхилень, втдсуттстю конструктивних критерпв Тх реал1зовност! 1 метод1в синтезу, що забезпечують задану динам!чну якють 1 грубость.

Альтернативою е розробка метод1в вщновлення та компенсаци збурень без застосування IX апрюрних моделей на основ! концепцп обернених задач динамжи, розвинутих П. Д. Крутько,та теорц оберне-них систем, що вивчалась в роботах В. Т. Борухова, К. Д. Жука, Г. 6. Пухова, В. Д. Юркевича, Ю. I. Яаксоо, Л. Слльвермана. Треба шд-креслити, що зазначена проблема т'юно пов'язана з важливою задачею вим1рювалыю1' техшки - обробкою непрямих вим1рювань \ корекщею динам1чних похибок. Реал1зация такого подходу в значшй М1р1 стри-

муеться вщсутшстю науково-обгрунтованих 1 ефективних метод! п синтезу обернсних динам1чних моделей (ОДМ) та багатовим1рних регулятор'т на Тх основ! з урахуванням вимог одержання ршень у параметризованому вигляд1 з видктсшшм пор1ВЯЯно невелико!" К1ЛЬКОст1 параметр1В, що настроюються, як цс диктуеться шженерною практикою. Необхщно також забезпечити можлив1Сть оцпгки потешпалыю досяжжм точност1 управлшия на етап 1 проектувашш.

Таким чином, виникае необхщтсть в понгаренш метод!в оберне-них задач дтшампш нз системи з неновною нгформащею, а також у створенш передумов Тх застосування в практиш автоматичного управ-лшня технолопчними процесами, що визначае актуальтсть роботе.

Мета роботы. Мета днсертацшноГ роботи поля гае в розробц] та практичшй реал1зацп принцитв та конструктивних метод ¡в побудови систем комбщованого управления багатовим1рними та струк-турно-складними технолопчними объектами в умовах неповиоТ 1нфор-мацп про збурення на основ 1 методу обернених моделей, а також алгоритм'ш IX структурно-параметричного синтезу з урахуванням вимог точност1, фьзичноТ реал13уемост), динам1чно!" якосп 1 грубость

Зазначена мета досягаеться шляхом розв'язання комплексу наступних взаемозв'язаних задач:

- анал1зу I формал1зацп типових задач комбшованого управлшня технолопчними процесами в умовах неповноТ ¡нформаш! про збурення;

- розробки метод1В структурного синтезу багатовим^рних компенсуючих регуляторов та спостер!гач1в збурень на основ1 мппмальних реал1зацш обернених моделей в простор! статпв;

- розробки конструктивних мстод1В структурно-параметричного синтезу обернених динам1чних систем на основ1 1'х параметризацп та регуляризацп по заданим показншсам якост!;

- розробки методов и алгоритм ¡в аналогичного конструюва гшя багатовим1р1шх комбшованих систем з оберненими моделями з

урахуванням вимог якосп та ф^зично! реал1зуемост1, а також обмежень на керуюч! дп;

- поширення методу обернених моделей на задач'1 управлшня складними технолопчними объектами ¡з застосуванням структурноТ та часово'1 декомпозицп з урахуванням вимог децентра/азаци, компенсацп взаемозв'язшв та автономносп;

- побудови комплексу алгоритм ¡в цифрово!' обробки шформацп, д!агностики та управления ¡з застосуванням обернених моделей, оптим1заци IX параметров та оцшки ефективноеп;

- апробацц та реал1зацп розроблених метод ¡в комбшованого управлшня у склад1 алгоритм1чного та програмного забезпечення АСУ ТП в Х1м1чшй промисловосп, теплоенергетищ I ав!адвигунобудуванш.

Методолог ¡я та методы дослгджешгя. Для розв'язання поставлених задач використовувалась методолопя теорп управлшня та системного аяал1зу, методи простору сташв, обернених задач динамики, модального ! оптимального управлшня, рекурентного оц'шювання в умовах невизиаченности векторних функшй Ляпунова, розподшу рух1В та сингулярних збурень, а також методи моделювання та цифрового управлшня технолопчними процесами.

Объектом дослгдзкення були системи автоматизацп та процеси управлшня технолопчними объектами в умовах невизначеностг.

Наукова новизна. Основний науковий результат дисер-тац1Йно'1 роботи полягае в теоретичному узагальненш та обгрунтуванш методу обернених моделей 1 розв'язант на його основ1 актуально!' науковоТ проблеми комбшованого управлшня багатовим1рними 1 структурно-складними технолопчними объектами в умовах неповноТ шформащУ про збурення на основ1 сиптезуемих обернених динам!чних моделей.

Наукова новизна обумовлюеться наступними результатами.

Одержано лптмальш реалазаци в простор! станов компенсуючих регулятор1в та спостер1гач1в збурень з оберненими моделями, а також розв'язуючих компенсатор!в, що не використовують явних оцшок збурень.

Винайдено к1лькют зв'язкн м1ж основними структурними параметрами розв'язуючих комленсатор'ш 1 об'еюпв управлшня.

Запропоновано новий споаб параметризацп р1внянь обернених моделей на основ! спостер!гатив для систем з нев1домими входами.

Розв'язано задачу параметричного синтезу обернених задач на основ! моделей модального I оптимального управления, одержано умови розв язност1 зaдaчi та виявлено !х зв'язок з властив1стю функцтнально1 спостер1гаемост1 по входу.

Розвинено метод параметрично'Г опти.м1заци обернених моделей з використанням >пшмально1 апрюрно1 ¡нформащТ в статистичнш та нестатистичнш формах.

Одержано р!вняння дискретних оптимальних обернених систем у вигляд1 нових тип1в стохастичних 1 м1шмаксних рекурентних алгоритм1Б фиштрацп.

Запропоновано ефективну процедуру анал1тичного конструюван-ня багатовим)рних комбпгованих систем на основ'1 методу ОДМ.

Виявлено узагальнений принцип алгебраёчноТ розпод'шшост! в задачах синтезу комбшованих систем спостер1гачами збурень 1 на його основ'1 обгрунтовано можлив5сть декомпозицц задач! синтезу.

Виявлено зв'язок гранично досяжноТ точности управления в умовах непрямого вим1рювання збурень з параметрами объекту (насамперед 31 ступенем немшмально-фазовостО, запропоновано методику п кшыасно}' оцшкн.

Теоретично обгрунтовано можливють компенсацп взаемозв'язюв в структурно-складних системах з використанням обернених моделей, запропоновано методику побудування областей стшкосп в простор!

параметр1Б, що настроююгься, на основ! анализу агрегованих моделей ггор!вняння й кшьюсно! ощнки досяжного ступеню компенсаци за умови заданих вимог до динам1чних характеристик системи.

Практична цтнгсть роботы полягае у створешп достатньо ушверсальиоТ та цШсноТ методики проектування багатовимфних комбшованих ■ систем- управления технолопчними процесами, В1дм1тними рисами якоТ е: '

- можливкть використання непрямих вим1рювань 1 досить грубо! апрюрноТ шформацп, що не вимагае побудування та щентифжащУ моделей збурень;

- можливкть ефективноь формал1зацп 1 алгоритм¿зацГ! побудування структур компенсуючих регулятор'ш та спостер!гач1в збурень;

- можлив!сть ращонального вибору множин змшних, що вимЬ рюються та регулюються, з використанням установлених конструктив-них критерпв структурно! нсвироджсносп 1 розв'язносп задач синтезу;

- зведення до мшмумуюлькоеп параметр1в, що настроюються, у синтезованих структурах, -функцюнально под1бних багатовим1рним ШД-регуляторам;

- можлив1сть ощнки на еташ проектування потенщйно досяжно!' \ реал1зуемо1'точност1 управлшня.

Занропоноваш методи реал!зоваш у вигляд! комплексу нових тип ¡в ■ рекурентних алгоритм ¡в цифровоТ обробки виМ1рювано1 шформацп та управлпшя, - яю в1др1зняються простотою обчислювальноТ реал1зацп 1 ст1ЙК1стю до похибки початкових даних.

Реал1защя запропонованих мeтoдiв при розробщ елеменйв математичного га програмного забезпечення АСУ ТП в ряд1 галузей промисловосп дозволила значно пщвищити точшсть ' непрямих вим1рювань 1 компенсаци збурень, знизити вимоги до точносп 1 обсягу початково'1 шформацп, значно розширити сферу застосування метод!в

непрямого вим)рювання I комбшованого управлЬшя, зокрема, на об'екти, нем1н1мально-фазов1 по каналам управлпшя 1 збурення.

Реал1защя результанте роботы. Математичш методи, шженерш методики проектування, алгоригми 1 програми, гцо розроблено в дисертацИ, реал!30ван0 шд час виконання та впровадження в промислов1сть госпдогов1рних \ держбюджетних науково-дослщних роб!т, а також договоров про творчу cпiвдpyжнicтьl яш було виконано в перюд з 1983 по 1994 рж на кафедр1 техшчно! йбернетики ХДПУ тд кер1вництвом 1 при безпосереднш участ! автора.

Методику синтезу швар1антних спостер1гач!в та оберненних систем використано при розв^язувант обернених задач теплопро-в1Дносп 1 переносу випромшювання при створенш метод1В та засоб1в безконтактноТ Д1агностики у технолопчних гтроцесах промислових стендових випробувань пов1тряно-реактивних двигушв (ПРД), що виконано в]Дпов1Дно до постанови директивных оргаш'в 5 впроваджено в Тураевському машинобуд!вному конструкторському бюро "Союз" (м.Москва) Miнicтepcтвa ав1ацшноТ промисловосп СРСР (госпдоговори №№ 72992, 72973, 72147) при створенш автомати-зованоТ системи стендових випробувань ПРД.

Методи синтезу спостеркач^в невим1рюваних збурень 1 синтезу нестацюнарних динам1чних компенсуючих регулятор!в реал13овано при розробги алгоритмов 1 програм вщновлення крайових умов теплообмшу та цикл!чного управлпшя температурними режимами з метою ¡м1таци температурних пол1в в умовах випробувань, що виконано в рамках сшльно! програми АН УРСР та Мшав1апрому СРСР "Шдвищеиня надшност! 1 довгов^чносп газотурб1нних двигушв", тема 1.21: "Розробка автоматизовано'1 системи випробувань на утому деталей газотурбшних двигушв" (наказ № 284-510 вщ 17.07.86 р.) та впроваджено на Запор^зьскому виробничому об'едпашп

"Моторобудевник" MinaBianpoMy СРСР (госпдогов1р № 72700), при проекгуванш автоматизовано! системи випробувань на термом ¡цшсть та малоциклову утому диск!в газотурбшних двигушв.

Рекурентш алгоритми iHBapiaHTHo'i фшьтрацп в умовах неповкоТ ¡нформаци i cnoci6 побудування сгтрощених моделей теплоприймач1в методом часткового усереднення реализовано при розробщ алгоритмов i програм для вим1рювання нестацюнарних теплових течш та корекци динам1чних похибок теплоприймач1В, що виконано вщпов1Дно до п. 1а.12 М1жгалузевоТ програми метролопчного забезпечення тепло-ф!зичних вим!рювань на 1986-1990 p.p. i п.1.9.1.5.4 Координацшного плану науково-дослщннх роб1т по комплексны проблем! "Теплоф1зика га теплоенергетика" на 1986-1990 p.p. та впроваджено у Харювському державному науково-виробничному об'еднанш "Метрология" (госпдо-roBip № 72941) при створенш комплексу засоб1в метролопчиого забезпечення вим1рювань . течш теплового випромпповання високо!' 1нтенсивн0ст1 та пристроТв для вщтворення одиниць Щ1лыюст1 теплово? течп, а також вим1рювань температури плазми МГД-генератор1в.

Методи синтезу регуляторов, компенсуючих збурення, та систем автономного управлшня з оберненими моделями використаш при створенш елементш математичного i нрограмного забезпечення АСУ ТП вцшлень абсорбцп та дистиляци содового виробництва, що забезпе-чують управлшня температурними режимами ам1ачного циклу, яю було розроблено вщпов'1Дно договору про творчу сшвдружшсть з НДЮХ1М Мшктерства промисловост! Украши (м. XapKiB) та впроваджено на Славянському ПО "Х1мпром" i Кримському содовому заводь .

Методи синтезу цифрових розв^язуючих компенсатор1в з обмеже-ними керуючими д1ями були використаш при розробш нових алгорит-MiB управлшня ревнем рщини в елементах технолопчного обладнання енергоблоюв ТЕС та АЕС , а також динам!чних моделей i стратеги

обслуговування KTC АСУ снергоблсдав, що використовуготься Ьгсти-тутом надшност1 та безпеки технолопчних систем (м. XapKiß).

Методику матемагичного моделювання i управления складними замкнутими системами обслуговування використано при проектувант автоматизованих комплексов технолопчиого обладнання для вироб-ництва електродвигушв у НДИЕлектромащ (м. ХарК1в).

Методи розв'язання обернених задач динамки систем з розпо-дцтеними параметрами реал1зовано при створенн1 комплексу програм ¡дснтифжацп ф13ичних иол1в по неповним даним, який було розроблено вщпов1дно наказу Мшвузу Укра'ши № 78 в1д 21.03.91 р. (тема М-7202) та використано у Науково-техтчному neinpi електроф1зичноТ обробЕ<и HAH Украши (м. Харюв) при ¡дентифжацп джерел забруднень в системах еколопчного мотторшгу, а також в учбовому nponeci ХДПУ.

Акти впровадження i3 зазначенням техтко-економ1чного ефекту, наведет у Додатку до дисертацп. Загальний економгчний ефект в5д впровадження розробок автора складае 2.074 млн. крб. у uinax 1991 року.

Матер1али дисертаци частково використано в спещалышх лекцш-них курсах "Teopis управлшня та прийнягтя ринень" i "Автоматизашя технолопчних процес'т", на кафедр! техшчно!' кибернетики ХДПУ, а також при створенш циклу лабораторних роб1т по зазначеним курсам i при штдашп двох навчальних поабниюв по плану Мппстерства освшт Украши.

Апробащя роботи. Основш результата роботи доповщались i обговорювались на: X Всесоюзшй нарад1 по проблемам управлшня (м.Алма-Ата, 1986), Всесоюзнш конференцп "Актуалып проблеми моделювання та управлшня системами з розподшеними параметрами (м.Одеса, 1987), республшанськш конференцп "Методолопчт проблеми автоматизованого проектування й дослщження систем" (м.Се-

вастоцоль, 1987), IV Всесоюзному ceMiHapi "Обернен! задач! ¡денти-фпсаци nponeciß теплообмшу (и. Москва, 1988), Всесоюзнш конференцй "Математичне моделювання складних х1мжо-технолопчних систем" (м.Казань, 1988), V Всесоюзному симпоз!ум1 "Методи теорп ¡ден-тифжаци в задачах вимрювально!' техшки i метролога'" (м.Новоси-6ipcbK, 1989), Всесоюзнш конференцй' "Методи i мп<роелектронш засо би цифрово'1 обробки сигнал1в" (м.Рига, 1989), V, VI Всесоюзних нарадах по управлшню багатозв'язними системами" (м.Tбiлici, 1984, м.Москва, 1990), I Всесоюзнш конференцй "Координуюче управлшня в техшчних та природних системах" (М.Маяк, 1991), М1жнародному семшар) IFAC "Evaluation of Adaptive Control Strategies in Industrial Application" (м.ТбшсО, М5жнародному ceMinapi IMASC/IFAC "Methods and Software for Automatic Control Systems" (мЛркутськ, 1991), М1Жнародшй конференцй IEEE "Energy, Communication and Control Systems" (1ндш, м.Дел!, 1991), М5жнародному ceMiHapi IEEE "Advanced Motion Control" (Япошя, м.Нагойя,1992), Свропейськш конференцй" по yпpaвлiнню "European Control Conference" (Нщер-ланди, м.Грошнген, 1993), М!Жнародних конференшях "MicroCADSystem" (Benrpin, M.Mi школ ьц, 1991, м. XapKÏB, 1993)', М^жнародному cHMno3iyMi IFAC "Intelligent Components and Instruments for Control Applications" (BeHrpiH, м.Будапешт, 1994), VII М^жнародному KOHrpeci "Information Tehnology Vision" (1нд1я, м.Делц 1993), М!жнароднш Л1Т шй школ1 "Computer Integrated Manufactoring and Industrial Automation" (Грещя, м.Патри, 1994), Республшансьюй конференцй' " Метролог! чне забезпечення тсмпературних i теплоф^зичних вим1рювань" (м. XapKiB, 1994), I Украшськш конференцй з автоматичного керування "Автоматика-94 " (м.Кшв, 1994).

ПубМкащй Загальний змют дисертацп опубл1 ковано в 78 дру-кованих працях, серед яких два навчальних пособника, 44 cTaTTi та 31 теза допов!дей.

Структура та об'ем роботы. Дисертащя складаеться ¡з вступу, 6 роздинв 1 висновшв, викладених на 266 сторшках друкованого тексту, списку лггератури ¿з 184 найменувань та додатку, а також Ьтюструеться 58 рисунками.

Особистий внесок у розробку наукових результатхв. На захист виносяться наступи положения, як! здобуп особисто автором:

1. Мстодолопя анал1тичного конструювання багатогшмфних ком-бшованих систем з оберненими моделями.

2. Новий принцип побудови сностер1гач1в збурень 1 компенсугочих регулятор1в, яга не потребують завдання математичних моделей збурень.

3. Конструктивш алгебраКчн! критерЛ' розв'язност! задач струк-турно-параметричного синтезу обернених моделей та розв'язуючих компенсатор1В на 1'х основ!.

4. Методи параметризацИ" 1 регуляризацп ртнянь обернених моделей, що грунтуються на теорп швар!антних спостер1гач1в.

5. Методика декомпозицп задач параметричного синтезу комбшо-ваних систем з оберненими моделями та процедури Гх оптим1зацн.

6. Принцип побудови та параметричио! онтимЛзяпп лецентрал130-ваних систем автономного управлшня на баз1 методу ОДМ.

7. Новий тдхщ до ощнки гранично'1 (потенцшно досяжноТ) точное'!! компенсацп збурень та взаемозвчязк!в на еташ проектування.

8. Принципи побудови алгоригм1в комбшованого керування непе-рервними технолопчними процесами в умовах нецовноТ ¡нформацп на баз! методу обернених моделей 1 результата розв'язаная практичних задач комбшованого управлшня.

ЗМ1СТ РОБОТИ

В першш главг роботы розглянуто особливосп комбшованого управляя технолопчними процесами.

В зв'язку з тим, що процеси функцюнування технолопчних обчект}в управления (ТОУ) характеризуються наявнютю поспйно дю-чих збурень, обумовлених нестаб1льшстю ¡нтенсивносп I складу вххдних матер1альних потошв сировини, параметр1в технолопчного обладнання, його режим1В та навантаження, особливого значения набувае розробка метод1в управлшня, яш забезпечують суттеве зниження IX впливу.

Проблеми, що виникають за цих обставин, прошюстровано на прикладах вивчаемих в робот! задач управлшня процесами х1м1чно! технолог!! (стабШзащя температурних режим1в процеав абсорбцн та дистилящг ам1ачного циклу содового виробництва з урахуванням збурень по витратам фшьтрово! рщини I температури та складу парогазово! сумшп), задач управлшня теплоенергетичним обладнанням (регулювання р1вня рщини в парогенераторах АБС з урахуванням збурень по витратам 1 тиску пара), задач управлшня температурними режимами гид час випробувань на термомщшсть елемент^в ав!ацпших двигушв з урахуванням збурюючих д)й, що обумовлено умовами проведения випробувань.

В робоп виконана класифцсашя метод!в синтезу систем управлшня в умовах постшно Д1ючих збурень в залежност1 в1д обсягу наяв-но1 априорно!" та поточно!" щформаца ! надана пор1вняльна ошнка мето-д1в, при цьому вид!лен1 два основних напрямки:

- методы мтшгзацгг впливу збурень, що грунтуються на використанш наявно! апрюрно! шформаци як в статистичшй, так 1 в нестатистичшй формах;

- методы компенсаци впливу збурень, що базуються на використанш додатково! поточно! шформацп про конкретш реал1заци

збурень, яка получена Тх безпосередшм вим'фюванням (комбшоване управлИшя), або оцпповання по непрямим вим1рюванням на основ1 апр1орних математичних моделей збурень .

В практичному вдаюшенш досить перспективним е шдхьч, пов'язашш з вщновленням та компенсащею збурень без використання IX точних математичних моделей на основ1 концешш обернених задач динамжи, що розвинута в роботах П.Д. Крутько. 1дея використання теори обернених операторов для поданого класу задач автоматичного управлшня була запропонована Г.6. Пуховим та К.Д. Жуком. В 1'х роботах показано принщшову можливкть компенсащ! збурень в под!бно-му класл систем без використання Гх апрюрних математичних моделей 1 встановлено зв'язок методу з класичною теор1его швар1антност1.

Однак, не дивлячись на безумовну теоретичну приваблив^сть методу , його практичне застосування в задачах управлшня технолопч-ними процесами наштовхуеться на ряд труд ноли в як обчислювалыюго (побудування обернених операторш для багатовим1рних ТОУ), так 1 принципового характеру (висока чутшсть синтезованих систем до в-1Дхилення параметр!в ТОУ, нестшюсть для немппмально-фазових об'екпв, тощо).

На основ 1 провсдсного акалЬу сформульовано комплекс задач по узагальнешпо 1 розвитку методов управлшня, що використовують обернет модел1 канал ¡в ТОУ з метою забезлечення 1х практично! реализуемое^ в задачах управлшня багатовим1рними й структурно-складними ТОУ.

Суть запропоновано! автором методики полягае в поеднанш розроблених метод ¡в побудування параметризованих мипмальних реал1защй обернених систем в простор! сташв та метод ¡в !х параметрнчного синтезу 1 оптим1заип В1Дпов'1Дно вимогам стшкость точности динам1Чно! якосп та грубость

У другт главг з мегою виявлення притаманних методу обернених моделей обмежень та умов застосування в poôoTi виконано його георе-тичне узагальнення й обгрунтування стосовно широкого класу лшшних багатовим1рних об'ектёв , що описуються операторними р^вняннями: yi(i) = iin(B)(i) + Q12(tt>)(i), y2(t) = fl2l(u)(t) + n22(w)(t). (1)

Закон управления, який забезпечуе вщтворення регулюе-мими змшними i)\(t) командних вплив'т y'(t ) i компенсацда збурень w(t), який використовуе лише шформацио про вим1рюван1 3MiHHi y/t), мае вигляд

u*(£) = iVOi*XO, r,*(i) = y{(t) - Ç\2~Kw)<,t\ (2)

wit) = П^Ч^ХО, ф) = y2(t)- Qz^uXt),

де обернет оператори Q^1, Q^j, падал i ¡менуватимуться оберненими динам1чними моделями (ОДМ) каналёв управлшня та збурення.'

В poôoTi сформульоваш умови реалёзуемост1 методу ОДМ, яю можливо розподшити на умови "потенцшноё" i практично!' реалёзуемость

Умови потепцшиог реалгзуеностг, якё забезпечують в ёдеальному випадку виконання рёвностё y1(t)=y^*(t) включають вимоги: oôepHeHocTi капал ¡в ТОУ, структурно! невиродженостё та фёзичное" реалёзуемостё. Умови "иотенцёйноё" реалёзуемостё, власно кажучи, еквёвалентнё умовам здёйсненностё абсолютно!' ёнварёантностё, до того ж, умова структурно!' невиродженостё гарантуе можливёсть виключення з (2) оценок збурень i одержання рёвнянь розв'язуючого компенсатора (РК)у виглядё u(t) = £id{y*\, уг)Ш.

Умови практичног реал1зуемост1, що визначають можливёсть використання методу ОДМ для побудови реальних систем управления та включають в себе вимоги стейкосгё та задано!" динамично!' якостё обернених моделей, грубостё ОДМ по вёдношенню до варёацёй параметрёв ТОУ, коректностё ОДМ, що визначае чутливёсть розв'язань по вёдношенню до похибок вимёрювання y*(t), у2(t).

Показано, що структура р1внянь обернених моделей в простор! сташв обумовлюеться осповними структурними параметрами ТОУ, а саме, матрицями вщносних иорядюв А = (а^) та шдекав

cnocrepiraeMOCTi по входу В = (р,), г = 1,2. За умови виконання вимог

оберненосп математичноТ модел1 багатовим1рного ТОУ

x(t) = A°x(t) + B®u(t) + B%w(t), yx(t) = C^xit) + D^uit) + D^wit), ^

y2{t) = C$x(t) + D^uQ) + D$2w(t), x(Q) = Xq, t > 0,

для якого dim и = mh dim w = m2, dim г/,- = qi, р!вняння регулятора,

який компенсуе безпосередцьо BUMipronaiii збурення при

ап < Pj < п = dimx, одержано у вигвдп

xc(t~) = (Л° - B°xD~}C°x)xSt) + MHp)w(.t) + В?П7{Ц(р)у[и),

и (О = Df/Mp)^) - Cxxc(t) - Ml(pMt)],

де матричш параметри DU,CU та операторш полшомн Lx(p), МЦр),р = d / dt, таю, що degl,(p) = Pi,degM](p) = ^ =

=max{0,P] - а[2} визначаються на основ! матршп параметров Маркова системи

= 5у(а) = 0 < а < я , (5)

5п(ап) ••• О 5п(ап,р)= •:

, 5п(р) ••• 5u(an)J

Встановлено, що за умови використання комбшованого закону управлшня u(t) = K(p)e(t)+u*(t), e(t) - yf(t)-y1(t) помилка регулювання задовольняе систем) диференцшних р1внянь, Ly(p)e(t) = -C,9(i) - DnK(p)e(t), Ш) = A°(t) + В[К(р)еХ.О, (6)

як1 мають балансну власпшсть С1(Л°)"1ё(0+ Li(pMi) = 0, £,(?) = L/pbCQUVBj0 -ОпЖ(р). (7) В po6oTi одержано вираз для штегральних ¡HBapiaHTiB р1вняння похибки (6) для валяких стввщношень М1Ж структурними

параметрами i показано, що в ряде випадк1в усталене значения помилки залежить в1д початкових значень, ¡накше кажучи, в систем! мае Micue статизм регулювання по початковим умовам.

В умовах наявност! лише непрямих вим!рювань оц|нка збурюючих Д]й без використання 1х апрюрних моделей, що формуються за допомогою спостер1гача збурень (СЗ) на баз! ОДМ Б1Дпов1Дного каналу

х (О = (А0 - В\щ2сг)х (0 + В2°А+2Liip)yh(.t) + [B^ - B{lm2M2{p)]u{t)

wit) = D^2[L2(p)y2it) - C2x it) - M2(p)u(0],

M{(p)w(t) = l\ip)y2it) - Ф(0 - M2(p)u(t), (8)

де degLnip) - degiA(p) = S2 = max{p2.Si + «22}. degM2(p) = degM|(p) = 5 =

= max{0,62 - a2!}, V-знак псевдообернення матриц!. Параметри

спостер1гача (8) обчислюють на основ! матриц! (5) по наведеним в робот! формулам.

Встановлено, що помилка в!дновлення описуеться однородними

Р1ВНЯННЯМИ

ёх(0 = (Л° -В?iX2C2)ex(t), ejt) = -ЩгС2ехЦ), (д)

ех(0 = x(t) - xit), ew(t) = wit) - wit),

В podori показано, що ровняння (4), (8) можуть бути об'еднаш в

одне р!вняння розв'язуючого компенсатору виключенням пром!жних

oaiiioK збурюючих дш при виконанн! умови rank Ms = mh Мь =

im $"*[/_ -D$M\is)] (10)

->00

при Р1 > а12, 52 & а21, де 5 = &щМ\{р). Умову (10) можна трактувати як алгебраГчний критер!й структурно!' невиродженосп.

Анал!тично сконструйований розв'язуючий компенсатор мае структуру багатовим1рного ГИД-регулятора вим'фност! (ц^ + та

порядку 2п + Ъгщ, що використовують похщш командно!' да до порядку Р] включно та похщш вим!рюваних змшних до порядку 82.

Одержат достатт умови ¡снування розв'язуючого компенсатору, в структур! якого використовуються диференшатори порядку не вище заданого. Ц1 умови фактично являють собою алгебраУчн! критер1У зд1Й-снснност1 абсолютноУ швар1антност1 в багатовим1рних системах (алгсб-раУчний аналог принципу двохканалыюст! Б.М.Петрова).

Проведен! досл^ження динам1чних властивостей анал!тично сконструйованих ОДМ встановлюють вироджений характер Ух р!внянь, що зв'язано з наявшстю проекц!йних операторов у В1ДП0В1Дних р1в няннях. Розроблено методику знижешгя порядку ОДМ до п - qiai з використанням методу розщеплення 1 властивостей ¡нтегральних много статностей, що дозволяе знизити порядок розв'язуючого компенсатора до щ - 2п- ац^ - а22<?2 + Оскшьки спектр ОДМ зб!гаеться з нулями бштоецдного каналу ТОУ, внаслцток чого стшк!сть спостер1гача (9) 1 компенсатора (5) буде мати м1сце лише для об*екпв, мЫмально-фазових по каналам управлшня та збурень. Кр1м того, за умови викорисгання ОДМ в структур! комбшовано! системи трапляеться скорочення нул1в та полюсов, що призводить до втрати грубость Таким чином, виникае необхщтсть в розробш метод!в синтезу ОДМ з заданими динамншими властивостями.

Розглянуто також дискретн! аналоги комб!нованих систем з ОДМ, до того ж для ТОУ, що не М1стять чистого затзнювання, можно обмежитися розглядом випадку Р; < 1. Показано, що за умови забезпечення ф!зичноУ реал!зовност! дискретного розв'язуючого компенсатора зв'язано з введениям штучного загаювання р, + Р2, Що призводить до виникнення залежност1 помилки регулювання В1Д прир!сту збурюючих вплив1в за в1дпов1дне число кроюв дискретизац!Т. Однак, для збурень, що змшюються пов!льно пор!вняно з частотою дискретизацп збурень, метод ОДМ в принцип! дозволяе досягнути достатньо високоУ точшсп.

Для дискретних систем також виникае необхщшсть в корекцп динам1чних властивостей ОДМ. Ця проблема пабувае ще бшыдого значения, оскшьки, як показано К. Остремом, за умови достатньо швидко1. дискретизад11 дискретна модель будь-якого неперервного объекту з ексцесом полюс!В не меншим двох, е немтмально-фазовою незалежно вщ розгашування нул!в неперервноТ передаточно! функтш.

Ключовим моментом роботи, який визначае практичну реал1зов-Н1сть методу, е використання ОДМ, що настроюються.

У mpemiu главг розглянуто задачи синтезу обернених моделей. Запропонована в робот1 методика синтезу ОДМ включае в себе етап структурного синтезу, який дозволяе одержати рхвняния оберненоГ модел1 з точшстю до набору довьлышх параметров, що вардаються (настроюються), i етап параметричного синтезу, який включае до себе Bn6ip зазначених параметр1В за умови забезпечення заданих динам!чних властивостей обернено! модел^ включаючи вимоги до якост! перехщних nponecie та вимоги до завадостшкоеп в умовах наяв-hocti похибок вим1рювань. Розроблена методика базуеться на теорп динам1чних cnocrepira4iB для систем з невщомим вхщним сигналом.

Розв'язання задач! структурного синтезу ОДМ розглядаеться стосовно початково1 динамично! системи загального вигляду рх-'Ах + Bw + В0и, y = Cx+Dw + D0u (11)

де w та и - вщповщно невщомий та вщомий вхщш синали, у - вщомий вихщний сигнал, р - оператор диференцювання в неперервному i зрушення на шаг вперед у дискретному випадку. Розв'язання задач! ¡люструеться на приклад1 найбшьш розповсюдженого в практичних задачах випадку, коли Р < I, тобто rank(Dr ! (СВ)Г) = т = dim w.

Без обмеження загальност1 можна узяти, що rank В = m = dim w, rank С = q = dim у.

Динам in кий cuocxcpiran вигляду рх = Fx + Gy + G0u, x = x + Ну + H0u (12)

будемо називати швар1ангним по вгдношенню до невим1рюваного вх1дного впливу w, якщо помилка оцшювання не залежитъ в1д w.

Tofli оц1нку неведомого сигналу w одержано у вигляд] рх = Fx + (G- FH)y + Я(ру) + (G0 - FH0)u0 + H0(pu0), w = \B{F -A)- DC]x + [B(G - FH) + D]y + BH(py) +

+ [b(g0 - FH0 - Bo) - DD0]u0 + BH0(pu0), 13

де В = PD(BPDy, PD = Im-D+D, D = D+ -PD(BPDyBD\

Р1вняння динам1чно1 системи (13) визнаемо як р1вняння

обернено\' модел1 для (11). v

В po6oTi отримано умови ¡HBapianraocri нохибю ощнювання по отношению до да у вигляд1 системи лшшних алгебраТчних ровнянь:

(/„ - НС) А - F{ln - НС) = gc, (/„ - НС)В - (g - FH)D = 0, (14) (/„ - нс)в0 - (g - FH)D0 - g0 + FH0 = о, HDq +Н0 = о, HD = о,

що е узагальненням вщомих умов Луенбергера i переходять в останш при В-О, D-О, шакше кажучи, в1дсутност1 нев1Домих вхщних сигнал1в.

За умови виконання вимог rank D = т > q або rank (СВ) = т > q при D = О розв'язання р1внянь (14) получено у вигляд1

D* О (р = 0):

F = A - BD+C - LQdC, G = BD+ + LQd, H = tf0 = 0, Qn = iq - DD+ G0 = B0-BD+D0 -mDD0,

d = 0, СВф 0 (3 = 1):

F= TIA - LC, G = nAH-LQ, H=B(CB)+, H0 = -HDa, п =In-B{CB)+C, (15)

П = Iq - {CB)(CB)\ G0=YIB0-GD0.

Тут L - довшыга матриця параметр!в, що варшються, розм1ром (nxq). Коли виконано умови (14), то похибка вщновлення вх!дного сигналу задовольняе однородному р!внянню

рвх = Р{Ь)ех, ех(0) = е^,

еа) = -0+Сех, а = Р = 0, (16)

еа = -[(СВ)+СА + В+ЬС]ех, а = Р = 1.

Таким чином, система (13) являе собою параметризован! ртняння обернено! мод ел!, ЯК1 можно трактувати як 'результат введения в структуру "класичних" обернених систем коректуючих обер-енених зв'язюв по стану з матричними коефвдентами посилення Ь.

В робот! получен! також р'шняння обернених моделей зниженого порядку п - q при Р = 1, параметризован! матрицею агрегування И: рх = ЯЩ, + ЯВ(СВГ{р£а), т = -[(СВ)+ + - (/>&)], (1?)

^ = АОх + АРу + (В0 - АРО0)и, %2 = у- О0и,

>1 <?0 » , « « О

( Р 1 = 0г) ^1 =1д' ^ = П = 2 ' /""<?>'

а Р2та. д2 - довшьш матриц! розм!ром (п^хц) та (п<[хп-я) вщповщно, причому (1е1 Ог

Вщповщш р1вняння для похибки в1дновлення мають вигляд рёх = Т{К)ёх, = ~[(СВ)++ В+РП\САОёх, (18)

де Р(Ю = ЖЬ4£> - матриця динамжи ОДМ зниженого порядку.

Отримане параметризоване розв'язання задач! структурного синтезу ОДМ дозволяе формал!зуваги задачу IX параметричного синтезу, що полягае в вибор! настроечних матриць Ь та Я з умов одержання заданого спектру матриц! динамки с^СО]=а* або с[/г(Ю] = а*. В робот! одержано умови розв'язност! задач! параметричного синтезу 1 виявлено IX зв'язок з умовами функцюнальноТ спостср!гаемост! по входу системи (И). Запропоновано обчислювальний алгоритм для перев1рки виконання умов функщонально-! спостер!гаемост!.

Розглянуто р!зш п!дходи до розв'язання задач параметричного синтезу ОДМ 1 отримано наявш розв'язки з використанням методу модального управлшня, еталонши модел! та екв!валентного оптимального управл!ння за умови структурних обмежень. Наведено розв'язок, який одержано на основ! запропонованого в робой анал!тичного розв'язання

загально\" задан! модального управлшня - /-"(Л)] = Л* С1;) де

Д*($) - заданий характеристичний пол ¡ном синтезуемо'1 модел1 . В робот! одержано основне р!вняння запропонованого модального синтезу Д'(ПЛ) = I) Г(о*)Кй(П Д С), де Ку та Кн- матриц!

управляемое^ та спостер1гаемост1, побудоват на вщпов'щних матрицях, Г(ст*) - ганкелева матриця розм1ром (щ х пд), побудована на коефпцентах бажапого характеристичного полшому.

Загальний розв'язок задач! виносно матриц! вар1йованих параметров Ь отримано у вигляд]

I = Д*(ПА)ГР+]7 + £,(/„ - ¥ = Г(ст*)Кн(ПЛ,С), (19)

де - допом!жна дов!льна матриця розм1ром (пхщ), а за допомогою М? позначена операщя видшення <7 перших стовпщв вщповщних

матриць.

Перевагою одержаного розв'язку е його "подвшна" параметризация, яка дозволяе здшенити посл1Довне зв'язування варшованих пара-метр1в при розв'язанш насгупних задач синтезу.

В робот! наведено, що умови розвчязност1 задач! параметричного синтезу О ДМ порушуються в одному з найбыьш важливих в практичному вщношент випадк!в р1вност! числа вх!дних та вихщних змшних т = ц. Запропоновано споЫб модиф!кац!Г р!внянь обернених моделей, названий регуляризащею ОДМ, що грунтуеться на замни точних умов (14) приблизними умовами квази1нвар!антност! В - НСВ =гВ, де параметр регуляризацп О < е < I е додатковий налагоджуваний параметр. У цьому випадку р^вияння динамши похибки щдновлення мають властивость "швар^антпосп до г " вщносно нев!домих входних сигнал!в

рех = F(,z, L)ex + eBw, F(e, L) = П(е)Л - LC , ew = ~[0 - e)(CB)+CA + B+LC]ex + zw,

a матрица динамжи ОДМ F(e, L) залежить вщ "регуляризованого" проектору П(е) = /„ - (1 - г)В(СВ)+С. Показано, що за умови е > 0, m=q задача параметричного синтезу c[.F(e, L)] = су* мае розв'язок, до того ж елементи матриц! розв'язку L*(s) е др1бно-рацюнальними функщями додаткового настроечного параметру s. Наведено також, що введения настроечного параметру дозволяв забезпечити грубеть синтезуемо!' ОДМ, оскшьки ïï полюси не зб1гаються з нулями системи, що обернюеться (11).

Ейдповщно загально! методолог!!' регуляризаца А.Н.Тихонова, виб1р параметру е необхщно здшснювати Ï3 врахуванням точност! вим!рювання вихщних змшних. Розглянуто pi3Hi шдходи до вибору оптимальних значень настроечного параметру, що визначаються наяв-ною anpiopiioro шформащею про похибки вим^рювання та вшгов-люемий сигнал. Так, при завданш anpiopHoï шформаца в статистичнш форм! оптимальне значения настроечного параметру знаходиться з умов

У(е) = \Hwf2Jw + \Hvf2<Z, HW = GW Ф№, Hv = G0<DB, (21)

де Gw, Gzi - матричш передаточш функци похибки вщновлення по входному сигналу w та похибкам вим1рювання v, Ф® та Фу -нормоваш спектральш нцльност!, с^,, с^ - дислерсп вщповщних сигнатв.

В робот! наведено також розв'язок задач синтезу оптимальних обернених моделей в умовах невизначенност! при завданш anpiopHoï ¡нформаи як в статистичнш, так i в нестатистичшй формах. Одержан! розв'язки наведен! у вигляд1 рекурентних алгоритм1в в!дновлення, що е узагальненням в^домих алгоритмов калмановсько!' та мппмаксно! фшьтрацц. Отримано умови !снування CTauionapHix ф!льтр1в ! розроблена методика ïx регуляризаца'.

Остаточний виб1р оптимальиих зиачень настроечних параметров

здшснюеться чисельними методами на основ! компромёсу м!ж

вимогами якосто перехщних пронеив в ОДМ та точност! вщновлсння

входного сигналу. В цьому раз! можлнвёсть використання досить грубо!

апрюрогоо шформацп обумовлена тим, що вона використовуеться не

для вибору структури модели а для п параметрично! настройки.

У четверттй главг розглянуто задано анал1тичного

конструювання комбшованих систем з оберненими моделями^ На

основ! запропонованого пщхщу до синтезу ОДМ розроблено методи

структурно-параметричного синтезу багатовиморних комб!нованих

систем з оберненими моделями. У випадку, коли збургоюч! д!Г доступно

безпосередньому вим!рюванню (задачи управл!ння по збуренню багато-

вим!рним об'ектом) ровняння компенсуючого регулятора (КР) для

об'екту вигляду (3) при аи = р1 держано у вигляд1

хс{£] = Ц)хс{£) + Цух{1) + Н^гХи) + П^В^Ш), ^

и\£) = фьЦ)хсИ) + (В?УЦуЩ) + (1- -

РЬьМ) = ЦУЛ0 - 1А0, Ц(ео) = 1П- Н^С?, Н^) = (1 - ф^1, Ц) = -(1 - е^г'СМ0 -

при використанн! ОДМ повпого порядку та

гс(0 = ях)хс($ + Ъ + + кл^в^М

и'Ш = с^!, /г1)[с10л°д1.гс(^) + ф^р^О) -у\Ш + ^и)],

(23)

/г,) - я,п ,(е,)/10д1, с,(Е„ р,) = -(1 - е,)^1 + ф?)^,

де еи Ц т з. еи И i - настроечн! параметри регулятор1в, до того ж Р1( 01 в!дпов!дно (17) однозначно визначаються вибором - .

За умови виконання вимог розв'язностё задач! параметричного синтезу динамочш власгивосто компенсуючих регуляторов (22), (23), що визначаються спектрами матриць, можуть бути скоректоваш потробним чином шляхом вибору настроечно! матриц! Ь / методом. модального управлшня.

Для комбшованого закону управлшня и = К^е + и , де К -магриця коефпйенпв посилення стабШзуючо! компоненти,. одержано р1вняння для похибки регулювання Qy{t) = (л° - BfA'A0)©^) + (В:% - PBlL})&2(i), ©2(t) = -{C?u)Q2(t) + e(t) = Q2(t) - C)°Qj(î), ' (24)

fi(t) = y\{t) - CxA*xc{t) - S^w(t), PB) = /„- B,BÎ>

для системи з регулятором повного та

0,(0 = - + ъШ*), e(t) = -С,0©^),

/¡(f) = да - cM°%r(i) - -

для системи з регулятором зниженого порядку.

На основ! аналшу динам1чних властивостей похибки регулювання встановлено, що для м1шмально-фазових по каналу управлшня ТОУ потенцшно досяжна сшльки завгодно висока точшсть управлшня, реально обмежена лише точностними характеристиками вим1рювальних та регулюючих засоб1в, у той час як для немппмалыю-фазових по уп-равлшню ТОУ ¡снуе принципове обмеження досяжно!' меж1 точное^ , що визначаеться локалшашею передаточних нул1в объекту {5°}. В робот! запропоновано для оцшювання досяжно!' точпосл управлшня по збуренню використовувати поняття "ступеня немппмально-фазовостГ Л° = max {s?}.

У випадку в1дсутност1 поено! поточно!' ¡нформацп про збурення (ненря.М1 вим1рювання) запропонована методика аналкичного кон-струювання комбшованих систем включае в себе побудову спосте-pira4iB збурень на ocuooi ОДМ каналу збурення ТОУ , яш не викорис-товують апрюрних моделей збурень. В робой одержано р1вняння спостер1гач1в повного i зниженого порядюв. Так, у випадку Р2 = 1, ?и2 - <?2 спостер!гач збурення повного порядку мае вигляд

x(t) = F2le2,Lîmt) + L2y2(t) + H2(e2)y2(0+n2(s2)Blu(:t) (2g) Ut) = С2(s2)x(t) + B2+l2у2 (t) + (1 - е2 )S2+2(у2(О - S2lu(i)),

i е, по су xi, узагальненням схеми "диференщалыю! виделки" на бага-

товиморний випадок. Характерною особлив1стю запропоновано!' мето-

дики е можлив1сть гсорекцп диналпчних властивостей спостер1гача (26) за рахунок вибору настроечних парамегр1в с2, Ь2, що дозволяе при

« . -виконанш умов розв язноси задач1 параметричного синтезу

гапк522 = т2, гапк КН[П2(£2)Д С2]= п забезпечити стшке в1дновлення збурень 1 для немтмально-фазових по збуренню ТОУ.

В робот1 одержано також алгебра!чш критерГ! структурно!" неви-родженосп, виконання яких гарантуе можлившть виключення пром1ж-них оцшок збурень та одержання р1внянь розв'язуючого компенсатору розм!рност! 2п~ цх -

Встановлено також, що в системах класу, що розглядаеться, мае мкпе узагальнепий принцип роздшюваност!, осшльки динамжа похибки В1Дновлення

ёх{£) = Р2{г-1Ь2)ех{£) + в2В2®(0, . .

еЦ!Ш = -[(1 - ба)5&С2А + В^Ь,С2]ехШ + £2®(£ )

не залежить В1Д динам1чних властивостей контуру регулювання.

Таким чином, встановлеш властивост! багатовим1рних комб1-пованих систем з ОДМ дозволили обгрунтувати можливють деком-позицп задач! !'х структурно-параметричиого синтезу 1 звести Тх до иослгдовност! традицшних задач модального управлшня по стану та по виходу менших розм1рностей.

Запропонована методика анал1тичного конструювання багатови-м1рних комбшованих систем включае в себе:

- nepeвipкy умов розе язпостг задач синтезу на основ; критерпв оберненост1, функцюнально! спостерп'аемосп по входу та структурно! невиродженосп;

- формування параметризованог структуры КР, СЗ та РК на основ! ОДМ в1дпов1дних кан&гпв ТОУ;

- параметричпий синтез КР та СЗ методами модального управлшня з одержанням пром1жних розв'язк!в в парамегричшй форм!, вщповщнш посл]довному зв'язуванню нараметр1в проектування;

параметричний синтез замкнуто? системы методами модального управлшня за умови структурних обмежень з отриманням параметризованих розв^язшв;

- оптимъзащя настроечных параметргв шляхом мппм13ацп узагальненого показника точносп керування, який враховуе наявну шформацш про збурюючё дп та похибки вим1рювання.

В робот} розглянуто також особливосп задач синтезу комбё-нованих систем з ОДМ з урахуванням нелшшносп характеристик ви-конавчих пристроГв (характеристики з насиченням та рслейш закони управлшня). Обгрунтовано можливёсть в^брацшно! лшеаризацп нелё-шйних регулюючих орган ¡в в системах 3 ОДМ шляхом введения в структуру системи внутрёшшх дополпжних автоколивних контурёв, як'1 утворюють В1брадшш регулятори. Розроблена методика Ух синтезу, ви-ходячи з умов стшкостё несиметричних автоколивань та ефективного заглушения швидко!" в1брацшноГ складово! ¡нерцшною частиною ТОУ. Одержан! рёвняння для ловёльних складових сигналёв управлшня (рёвняння гармонично лшеаризованих виконавчих шдсистем), що дозволяють використовувати ё в данному випадку розроблену методику синтезу комбшованих систем з ОДМ.

Докладно розглянуто задачё та методи синтезу комбшованих систем з розривними управлшнями шляхом використання ковзних режишв 13 спец'1альними властивостями. Використання ковзних режи-м1в дозволяе синтезувати як виконавч1 шдсистеми з обмеженими управлшнями, так 1 компенсуючё регулятори 1 спостерёгачё збурень, що пов'язано з формальною подёбшстю вироджених р1внянь руху на ковзних режимах ё проекцшними рёвняннми дннамжи обернених моделей. При цьому виникае надзвичайно важлива в практичному вёдношенш можливёсть виключення необхёдностё використання спещальних ди-ференцноючих фьтьтрёв, оскёльки повёльн! компоненти сигнал!в на ви-

хсда розривних елеменпв включають в себе складов!, пропорщйш необх!дним похщним.

ГГята глава присвячена розгляду синтеза децентрал!зованих систем з оберненими моделями. Традицшний шдх!д до розв'язування заз-начених задач Ух синтезу (А.Тти, Д.Шилак, М.Вукобратович) полягае в незалежному констругованш локальних регулятор1в з наступною ои!нкою стшкост! багагозв^язггоУ системи, при цьому з метою зменшення дестабШзуючо'У да взаемозв'язк1в вводять глобальний регулятор.

В робот! запропоновано та дослщжено новий шдх!д до роз-в'язування задач синтезу децентрал!зованих систем, що грунтуеться на реал!заца принципу компенсацп взаемозв'язюв. При цьому трактовка сигнал!в взаемозв^язгов м!ж тдсистемами як екв!валентних збурень дозволила використати метод ОДМ для Ух вшговлення ! компенсац!У.

3 використанням модел! структурно-складного ТОУ, що складаеться з локальних тдсистем

= А^Ш + В£щ(0 + , гД) = I С?уи(Ь),

(28)

УиН) = С^.Ш, У21(Ь) = С^х.а), г = 1, N.

де ¿¿(О - сигнали взаемозв'язюв, здобуто р1вняння глобальних компенсуючих регулятор!в та локальних розв'язуючих компенсатор!в, встановлено умови Ух !снування ! розв'язност! вщювщних задач пара-метричного синтезу.

Встановлено, що вектор похибок регулювання в структурно-складнш систем! описуеться системою р!внянь ©¿(О = Ф£0;(гО + е„- 2ф?©;у(0 + е{ = Г?0;(£), X = Ц/ (29)

Н

де - певн! матриц], що обчислюються по наведеним в робол

формулам, е1г- - настроечн! параметри локальних компенсуючих

регуляторёв, а еквёвалентш збурення £,¿(0 залежать вщ вектор1в

зм1нних командних у*ц(Ь) та !х похщних.

Наведено, що для мёшмально-фазових локальних шдсистем пара-

метри б^ можуть бути обраш сюльки завгодно малими, а рёвняння

похибки (29) вёдповёдае систем! !з слабкими зв'язками, що в значному

ступет полегшуе виконання умов глобально! стабшзуемость В

загальному випадку у простор! настроечних параметрш {е1г}

видёляеться область Е( 5ц,..., Е,у) слйкост! структурно-складно!

багатозв'язно! системи, а досяжний ступшь компепсацп взаемозв'язшв

визначаеться ращональним вибором параметрёв з ще! область

3 метою оцшки динам^чних властивостей структурно-складно!

системи з ОДМ в робой на основё методу векторних функцш

Ляпунова одержано систему порёвняння V = Аи + гМ\,

1 = со1оп(|Ц|,..-||1у||), е = шах{8н}, М = сКая^,...,А = ||Ху||,

де ам - максимальне сингулярне число вадповщно! матриц!, т]г ступшь ст1Йкост1 локальних шдсистем.

Характерт риси та особливосп запропоновано! методики компен-сацп взаемозв'язюв проьтюстроваш в робой на приклад! задач! автономного управл'шня багатовим!рними багатоканальними объектами *(£) = А°х{£) + (О + В%и2(Ь), ух (О = Сх х(0, у2(О = С2хЦ), (31) що не втратила свое! актуальность Необхщно тдкреслити, що застосування на практищ в!домо! методики синтезу розв'язуючих ком-пенсаторёв в частотнш облает! (У.Рей) наштовхуеться на ёстотш труд-нощ!, пов'язан! з необхщшетю обернення багатовим!рних пере-даточних матриць, втратою грубост! та можливою неспйшстю системи.

В робот! одержано р^вняння розв'язуючого компенсатору з ОДМ,

(30)

що забезпечуе компепсапно взаемного впливу каналов за умови

виконання умов структурно! невиродженость Показано, що матриця

динамжи компенсатору Л'Че,/,), яка залежить вщ настроечних

параметр1В е = {е1,е2} 1 Ь = {Ь1,Ь1), може бути зображена у вигляд1

лНе,Ь) = ^ (е) + Л^Се,!.), де елементи матрищ е лшшними

функщями елеменпв матриць Ь. Аналопчш р!вняння здобуто також

для компенсатора зниженого порядку2га- Ц\-Цг-

Показано, що при використанш комбшованих закошв управлшня

р1вняння похибок регулювання у замкненш систем! автономного

управлшня можуть бути зображеш у вигляд! Ш) = л°©(/) + в,У(0 + в2у (О, с(0 = ,

0 Гл^к,^) ]_ 1 , (32)

Л Ч А&ОО | Л е)]

де Лп(/<Г,Ь,е) = Л®(Ю - Л2(£,£), елементи матрищ Л,0(Ю е лшшними функщями матриць коефшенпв стабШзуючих зворотшх зв'язк1в К = {/С],К2}, а матриш Л2|(е), Л?(е,I) лш'ишо залежать в^д настроечних параметр1в е!,е2. В робот! доведено, що абсолютна автономшсть канал!в досяжна лише у випадку виконання умов стшкосп нескорекгованого компенсатору при £ = 0, £ = 0, шакте на площит настроечних параметр1в юнуе межа облает] стшкост1 компенсатора 1 виникае задача його параметричного синтезу виходячи з умов компромюу М1Ж ступеней компенсаци взаемного впливу каналов та динам1чною яюстю сепаратних каналов. В1дм1гною рисою запропо-новано! методики е можливють оцшки на етат проектування потенцш-но досяжного ступеню компенсаци впливу канал1В, який визначаеться параметрами объекту, а також можлив1сть декомпозицп процедури настройки розв'язуючого компенсатору та локальних регулятор1в. Зазначена процедура формал1зопатга у вигляд1 наступного алгоритму, що включав послщовне розв'язування трьох оптим1зацшних задач.

Задача параметричног оптимгзаци компенсатора. На цьому

еташ здшснюеться вибёр матриць L = {Ц,!^} параметр1в, що

варёюються, шляхом розв'язання оптимёзащйноё задачё

Jd = J(Ad) -> min {Ц), /4 < |l,-|2 < I'm , (33)

де J(A ) = шах {Rcs,(/1)}, що вёдповёдае методицё синтезу систем i

максимального ступеню стшкосп, яка прийнята в шженершй практиць Розв'язок задачи визначае алгоритм1Чно задаш функци Z*(s), Jj(е) настроечих параметрёв.

Задача параметричног оптимгзацп замкненог системы. На другому еташ здшснюеться виб!р матриць параметров стабёлёзуючих зворотшх зв'язкёв К = {К1,К2} з умов одержання максимального ступеню сгшкостГ замкнено! системи при вщ'еднанш динамёчшй частит розв'язуючого компенсатору.

Je = /(Л®]) -» min{Kj}, klm<\\Kif <,k'M, (34)

Розв'язок задачi (34) також визначае алгоритмёчно задаш залежносп К'Сг), /0'(е).

Задача оптимгзацп настроечных napaMempie е. На цьому еташ здШснюеться побудова облает! припустимих значень настроечних параметрёв еье2, що забезпечують стшюсть замкненоТ системи з розв'язуючим компенсатором. 3 використанням методу векторних функщй Ляпунова область припустимих значень D(e1,e2) здобуто у випиш

j'd(ev е2) < -ту, JqCej, е2) <

Jj(E1,E2)Je(e1,e2)> aM(Ai2)aM(A2l), (35)

Де Лй>Пв " додатков! параметри проектування, вибором яких можна досягнути ращонального узгодження вимог до швидкода та стшкосп

замкненоТ системи автономного управлшня, забезпечив сум1сшсть системи неровностей (35).

Остаточно онтималып значения настроечних параметров знаходяться шляхом розв'язування оптимозацшноТ задачi Je(ЕЬе2) = |!^£у(5)|ю -> min, (еьЕз) е D(si,s2),

(5 + j;j)aM(B^) - ам(Л?2^м(В^) (36)

9EYiS) ~ (s + J'd)(s + Jo) - ам(Л192)ам(Л|1) ' де ß(°D, ß(°2) - блоч1Й строки матрищ Л9 = (ß[' ! ßf

Показник якост1 /Де^ е2) характеризуе точшсть вщтворення

командних дш в усталеному режим!.

Здобуто в результат розв'язання задач1 (36) оптимальш значения

* ...

настроечних параметра е дозволяють одержати на ' стадп

проектування кшькосш оцшки досяжно! точносп вщтворення командних впливш та ступеню компенсацн взаемного впливу г<анал1в за умови заданих вимог для стшкосто i швидкодп замкнено'о.' системи шляхом обчислення водповщних матричних коефщ!ент!в похибок для передаточно! матриц! GE(s) = Ce(sl - Л0)"1 (ßf + sßf )•

В uiocmiü главг розглянуто питания практично! реал1зацп основних результапв роботи. Розроблеш методи синтезу комбшованих систем на основ! обернених моделей реал1зоваш в сшльних з НДЮХ1М (м.Харюв) розробках по створенню принцитв побудови iHBapiaHTHHX децентралозованих систем управлшня амоачним циклом содового виробництва, а гакож елементов математичного та програмного забезпечення шдсистем управлшня температурними режимами процеав абсорбцй та дистиляцй.

Метою управлшня процесом абсорбцй" е стабшзащя температури амонизованого розеолу на виходо абсорберу та концентрацп ам1аку у ньому шляхом змони витрат розеолу, що надходить в абсорбер, з корекщею по збуренням параметров парогазово! сумопп, яка надходить в1д вщцлення дистиляци та залежить вод витрат фьтьтрово'о р1дипи.

На основ! одержаних експерименгально передаточних функцш объекту по каналам управлшня та збурення отримано дискретш модел'1 ТОУ, як! включають саме керуемий процес та виконавчу п!дсистему стабш-зацп витрат. Встановлено, що модель е немш!мально-фазовою по каналу управлшня. 1з застосуванням запропонованоТ методики зд!йснено синтез дискретного регулятора, що компенсуе збурення. Наведен! при-клади розрахунюв, що виконан! за допомогою пакету СС для автома-тизованого проектування САУ. Знайдено межов! значения настроечних параметр!в, як! гарантують стшшсть компенсатора для р!зних значень штервашв дискретизац!!'. Показано суттеве зб!льшення точност! стабШзащ1 за рахунок застосування синтезованого компенсатора.

Наведен! також результати розв'язання задач автономного управлшня температурою парогазово1 -сум1ш! ! температурою ф!льтрово1 р1дини на виход! теплообм!нника дистиляцп.

Розроблен! методи, алгоритми ! програми використано НДЮХ1М при розробщ техн!чного проекту АСУ ТП вщдшень абсорбцн-дисти ляци на баз! засо61в мжропроцесорноТ техшки для Славянського ПО "Х!мпром" та Кримського содового заводу. Упровадження розробок дозволило забезпечити зб!льшення продуктивност! та економпо паливно-енергетичних ресурс!в (електроенергп та пара на дистилящю), а також зменшити виброс ам!аку в атмосферу за рахунок скорочення витрат ам1аку, що рециркулюе, шляхом стаб!л!защ1 режим1в його абсорбцП' ! регенерацп.

Запропоноваш методи синтезу розв'язуючих компенсаторов за умови неповно! шформацп про збурення реал!зован! при розробц! нових тишв алгоритм!в цифрового управл!ння р!внем рщини в парогенераторах енергоблок!в ТЕС ! АЕС. Особлив!стю реал!зовано!' методики е вщновлення ! компенсашя недоступних безпосередньому вим!рюванню збурень, що обумовлен! змшенням витрат' та тиску пара ! ефект!в "набрякання" р1вня. Наведено алгоритми цифровог обробки

шформади 1 управления, а також чиселып результата !х моделювання для р1зних характеристик збурень та значень настроечних иараметр1в за допомогою спешалыю розробленого д1алогового програмного комплексу, Результата моделювання переконливо св1дчагь про ефектишпсть запропонованоГ методики, що була реал1зована в 1нституи надШност1 та безпеки технолопчних систем.

Дат розглянуто задач1 автоматизацп теплоф1зичного експери-менту на оспов1 запропоновано! методики розв'язання обернених неста-цюнарних задач теплопровщност! за допомогою швар1антних спосте-р1гач1в, що синтезуються. Розв'язано важливу практичну задачу в1д-новлення нестацюнарних потошв теплового випромпповання та корек-цп динам!чних характеристик теплоприймач!в. 3 Ц1вю метою розробле-ш математичш моде л 1 приймач1в високоштенсивних потоков теплового випромпповання, як1 враховують иеоднор'дап умови теплообмщу, реку-рентш алгоритми ¡дентифшащ1 параметр1в модел1 1 вщновлення неста-цюнаршгх теплових потоюв по вим1рюванням вихщних сигнал1в тепло-приймач1в та комплекс прикладних програм, що Тх реал1зуе, а також спещал13ований мпсропроцесорний пристрш, що програмуеться, для обробки вихщних сигнашв теплоприймач)в.

Перел1чеш розробки реал1зоваш в ДНПО "Метролопя" (м.Харшв) шд час створення комплексу засоб1в метролопчного забез-печення вим!рювань потоюв теплового випромшювання до 2 • 10^ вт/м^ та устаткування найвищоТ точност1 для В1Дтворення одиниць цпльносп теплового рад1ацшного потоку в д1апазош високих значень Щ1льносп, що дозволяе шдвшцити ефектившсть та якють дослщження метролопчних характеристик 1 точшсть динамлчних вим1рювань.

Запропоноваш методи комбшованого управления реал13оваш також при розн'язашп ряду задач автоматизаци д1агностики I випробу-вань елемегспв та вузл1в ав!ащйних двигушв. Викладено результата розв'язання задач! управлшня нагр!ванням диск!в газотурбшних дви-

гушв шд час випробувань на термомщшсть. Метою управлшня е 1мёта-щя на стенд! термонапруженого стану дисков, яке мае м1сце в умовах реально! експлуатащ!', шляхом використання безконтактних джерел нагр1ву та спещадьних систем охолодження. Запропоновано методику математичного моделювання процесёв нагр'шання - охолодження дис-юв ГТД у процеа випробувань на основ1 поеднання методу часткового усереднення 1 спещальноё модифп<ащ1 методу кшцевих елеменпв. Роз-роблено алгоритма оптимального циюпчного управлшня температурним полем, алгоритми вщновлення недосяжних безпосе-редньому вим1ргованню нестацюнарних граничних умов теплообмшу, яш обумовлеш контактом диску з елементами розривно! машини, та алгоритми стабШзацП' температурних режим!в в процеа випробувань в умовах наявност1 збурень, як! не контролюються.

Розроблеш алгоритми реалозоваш у вигля/и пакету прикладних програм, який використано на ЗПО "Моторобуд!вник" (м. Запор1жжя) при проектуванш системи управления стендом для випробувань гарячих дисюв ГТД на малоциклову утому.

Розроблеш методи обробки вим'фгавальноТ шформацп на основ1 теорп обернених моделей реалезоват також при розробщ системи автоматизовано! д1агностики для промислових випробувань повггряно-реактивних двигушв. Алгоритми 1 програми вщновлення пол ¡в температур, коефщенпв поглинання та випромшювання, а також конценграцщ продукт)' в згорання по характеристикам власного випромшювання, яке рееструеться за допомогою тепловизору, впроваджено на ТМКБ "Союз" (м. Москва). Реалёзоваш методи дозволили скоротити кшькють вироб1в, необхщних для стендового опрацю-вання та виробити рекомендаци по проектуванню досл1дних зразюв.

ОСНОВН1 РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

Основний результат дисертацшноТ роботи полягае в теоретичному узагальнешп та обгрунтуванш методу обернених моделей, розв'язанш на його основ! науковоТ проблеми комбшованого управлпшя складними системами в умовах неповноГ шформацп про збурення, створенш шженерно1 методики оптимального проектування багатовим1рних систем та и застосування для розв'язання практичних задач комбшованого управлшня технолопчними процесами.

Одержат науков1 1 практичш результата можна сформулювати у вигляд1 наступних висновюв.

1. На основ1 анал1зу типових задач управлшня технолопчними процесами в умовах шдвищених вимог до точност1 стабшзацн заданих технолопчних режим1в видшеш 1х характерш особливос™, як1 пов'я-заш з наявшстю штенсивних збурень невизначено! структури, що по-В1лыю змшюються, ¡стотним дефщитом апрюрно1 (вщсутшсть адек-ватних моделей збурень) \ поточноТ (в1дсутн1сть можливост1 безпо-середшх вим1рювань) шформацп, наявшстю взаемозв'язюв М1Ж змш-ними, що регулюються.

2. Показано, що вщгворення недосгупних безпосередньому вим1-рюванню збурень та Тх компенсащя можлив1 за допомогою динам1чних спостер1гачш 1 регулятор1в, що мають структуру обернених моделей канал!в ТОУ, до того ж вим1ршсть та порядки в1Дпов1дних реал1зацш у простор! сташв однозначно обумовлгоються основними структурними параметрами канал1в ТОУ, а саме IX вщносними порядками та шдек-сами спостер1гаемост1 по входу.

3. Виявлено, що умовою ¡снування розв'язуючого компенсатора, "поглинагочого" збурення без явного формування Тх ощнок, який мае структуру б1гатовим1рного П1Д-регулятора, е структурна невиродже-шсть ТОУ. Здобут! алгебраТчш критерп виконання указаних умов зво-

дяться до обчислення ранпв так званих структурних матриць 1 можуть трактуватися як узагальнення принципу двоканальностк

4. Показано, що ефективш процедури параметризацп та регуля-ризацп рёвнянь обернених моделей можуть бути отримаш на основ! теорп спостер1гач!в для систем з невимёрюваними вх1дними сигналами (метод ¡нвар!антного ощнювання), до того ж умови розв'язносп задач структурно-параметричного синтезу оберненних моделей, що здобуто у робот!, зв'язаш з важливою структурною властивостю ТОУ - функщ-ональною спостер!гаемостю по входу.

5. Одержано р1вняння оптимальних дискретних обернених моделей з врахуванням похибок вим!рюваньЛ показано, що вони е узагаль-ненням р1внянь фьтьтру Калмана та м1шмаксних ф1льтр1в, виявлено умови ¡снування оптимальних стац!онарних фшьтр1в 1 запропоновано методику 1х регуляризацп з врахуванням апрюрно! шформацп.

6. Сформульовано та обгрунтовано узагальнений принцип ал-гебра!чно1 в!докремлюваност! для багатовим'фних комб!нованих систем з! спостерпачами збурень, що забезпечуе можливють декомпозиш'1 задач IX параметричного синтезу.

7. Виявлено, що потенцшно досяжна точшсть управлшня в умовах дц невим!рюваних збурень обумовлюеться властивостями передаточних нул1в ТОУ ! може бути од!нена за допомогою запро-вадженого в робот! показника ступеню немМмально-фазовост!.

8. Отримано умови стшкост! ф1зично реал13уемих комб!нованих систем з диференцдаючими ф1льтрами та обмеженнями на керукуп

за допомогою метод!в розподшення рух!в \ в!брацШно1 лшеаризацн.

9. Виявлено структурну под!бшсть вироджених рёвнянь обернених моделей (системи з проекцшною динам!кою) ё ковзних режим1в в релейних системах 31 спец!альним чином сформульованим неста-цюнарним многовидом ковзання, що дозволило сформувати структури спостер1гач!в з допом1жними розривними керуваннями.

10. Показано можлив1сть використання методу обернених моделей для розв'язання задач децентрал1зованого та автономного управ-лшня, за допо.могою методу векторних функшй Ляпунова побудовано агрегатт еистеми поровняния, знайдеио облает! стойкост! складнях систем з оберненими моделями у простор! параметров, щонастроюють-ся, запропоновано ¡терацпшу процедуру 1'х параметрично!" оптим1зацн.

11. Показано ефектившеть розроблених метод1в при розв'язанш складних задач динам1чних вим'фювапь в умовах неповноТ шформагт на приклад! обернених задач теплопров!дност! (вщтворення неста-щонарних теплових течш та межових умов теплообмшу), а також задач управлшня температурними режимами при пая вноси невим!-рюваних межових збурень з використанням запропонованого в робот! методу спрощення багатовим!рних математичних моделей процесу теплопереносу (метод часткового просторового усереднення).

12. Розроблеш в робот! методи та алгоритми використано при створенн1 елемент1в математичного забезпечення ! програмних модул!в, що використовуються при автоматизацп процес!в випробувань та доаг-ностики елементов та вузл!в пов!тряно-реактивних ! газотурбшних дви-гутв, автоматизованому управлшш температурними режимами та режимами концентрацш ам!ачного циклу содового виробництва, регу-люванн1 р1вня риини в елементах технолопчного устаткування енерго-блок!в АЕС, контролю' стану оточуючого середовища в системах еколопчггого мошторшгу.

Основн1 положения роботи вщображеш в публокащях:

1. Костенко Ю.Т., Любчик Л.М. Методы оптимизации замкнутых систем обслуживания: Учеб.пособие. - Харьков: ХПИ, 1984. - 68с.

2. Костенко Ю.Т., Любчик Л.М. Методы решения обратных задач автоматического управления: Учеб.пособие. - Киев: УМК ВО, 1988. - 48с.

3. Любчик Л.М., Позняк A.C. Обучающиеся автоматы в задачах управления стохастическими объектами//Автоматика и телемеханика. - 1975. -N 1.- С.88-103.

4. Кельманс Г.К., Любчик Л.М., Позняк A.C. Метод "переменного базиса" в задаче адаптивного управления линейными система-ми//Автоматика и телемеханика.- 1976.- N 10. - С.78-93.

5. Любчик Л.М., Позняк A.C. Черницер A.B. Адаптивные алгоритмы оптимизации дисциплины обслуживания системы динамических объектов//Автоматика и вычислительная техника.-1977.-N 4.-С.39-46.

6. Кельманс Г.К., Любчик Л.М., Позняк A.C. Адаптивное управление замкнутыми приоритетными системами массового обслуживания //Изв. АН СССР. Техническая кибернетика. - 1978. - N 4. - С.81-93.

7. Олефиренко В.И., Любчик Л.М. Исследование математической модели автоматизированного комплекса оборудования//Труды ВНИИТЭлектромаш. - М.: Энергия,1979. - Вып. 16. - С.125-132.

8. Никонов А.И., Любчик Л.М. Математические методы исследования технологических операций//Новая технология и средства автоматизации электромашиностроительного производства.-М.: Энергия, 1981,- С.79-90.

9. Лагунов A.A., Любчик Л.М., Павлов Л.М.,Стасюк Н.С. Исследование агрегатных обмоточно-изолировочных комплексов методом имитационного моделирования//Исследование и автоматизация специальных технологических процессов электромашиностроения.-М.: Энергоиздат,1982. - С.11-13.

10. В.М.Таубе, Г.А. Шифрин, H.A. Несгеренко, М.Д. Гинзбург, Л.М. Любчик, В.А. Малоштан. Применение методов теории управле-

ния к расчету оптимальных дозировок лекарственых средств в кибернетической системе индивидуальной интенсивной терапии// Проблемы бионики. - Харьков : Вища школа, 1983.- Вып.30,- С.68-74.

11. Любчик Л.М. Квазиоптимальные алгоритмы минимаксной фильтрации и управления//Вестник Харьк. политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее прил.- Вып.4,- Харьков: Вйща школа, 1984. -N209,-С.11-13.

12. Любчик Л.М. Градиентные алгоритмы оптимизации Марковских процессов при неполной информации//Вестник Харьк. политехи. ин-та. Техническая кибернетика и ее прил. - Вып.5. - Харьков : Вища школа, 1985. - N220. - С.6-10.

13. Костенко Ю.Т., Любчик Л.М. Управляемость линейных динамических систем при наличии ограничений // Вестник Харьк. политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее прил .'-Вып. 6. -Харьков : Вища школа, 1986. - N 229. - С.3-6.

14. Костенко Ю.Т., Любчик Л.М., Мазманишвили А. С: Построение производящей функции функционала качества переходных процессов в стохастических распределенных системах // Доклады АН УССР. - 1986. - Сер.А. - N 10. - С.59-61.

15. Кириченко А.И., Любчик Л.М. Синтез дискретных неста1 ционарных регуляторов температурных полей//Вестник Харьк. политехи. ин-та. Техническая кибернетика и ее прил. - Вып.7. - Харьков : Вища школа, 1987. - N 240,- С.6-8.

16. Любчик Л.М., Мазманишвили A.C. Статистика интегральных функционалов, содержащих квадратичные формы от компоненты гармонического стохастического сигнала//Радиотехника.' - Харьков': Вища школа, 1987. - Вып.82. - С.54-62.

17. Костенко Ю.Т., Любчик Л.М., Воронин A.B. Рекуррентное оценивание состояний распределенных систем с применением моделей

пониженного порядка// Адаптивные системы автоматического управления.- Киев : Техника. - Вып.15. - С.73-77.

18. Любчик Л.М., Толстопятова C.B. Оптимальное оценивание входных сигналов, дискретных стохастических систем/ /Вестник Харьк. политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее прил.- Вып.8.-Харьков : Вища школа, 1988.- N 252.- С.5-7.

19. Любчик Л.М. К задаче синтеза регуляторов, компенсирующих возмущения //Вестник Харьк. политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее прил.- Вып.9. - Харьков : Вища школа, 1989.-N 262.-С.14-17.

20. Любчик Л.М. Анализ метрологических свойств алгоритмов статистической обработки косвенных динамических измерений // Автоматизация средств метрологического обеспечения народного хозяйства. - Тбилиси : НПО "Исари". - 1989. - С.310-315.

21. Костенко Ю.Т., Любчик Л.М., Незнамова Е.В. Модификация метода конечных элементов для расчета температурных полей, усредненных по одной из координат//Инженерно-физический журнал. 1989. - т.57. - N 6. - С.1016-1022.

22. Любчик Л.М. Синтез обратных динамических систем методом инвариантного оценивания//Вестник Харьк. политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее применение. - Вып. 10. - Харьков: Основа, 1990.- N 277.- С.5-9.

23. Любчик Л.М. Применение обратных систем в задаче воспроизведения заданных законов движения при при наличии возмущений // Вестник Харьк. политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее прил.. - Вып.10. -Харьков : Основа, 1990. - N 277. - С.9-12.

24. Lyubchik L.M. Adaptive system with identifier synthesis for dynamic plants with incomplete measurements// Evaluation of adaptive

control strategies for industrial applications. - IFAC Workshop Series.-Pergamon Press,1990. - N 7. - pp.171-176.

25. Любчик Л.М., Харченко О.Ю. Применение скользящих режимов для решения обратных задач динамики управляемых систем // Актуальные проблемы фундаментальных наук.- т. 11. - М.*: Издательство МГТУ.1991. - С.93-96.

26. Любчик Л.М., Харченко О.Ю. Синтез высокоточных следящих систем на основе обратных динамических моделей // Системы управления, следящие приводы и их элементы. - М.: НТЦ "Информтехника", 1991. - С.64-65.

27. Kostenko Yu.T., Lyubchik L.M. Multivariable invariant system design via the inverse model principle//Proc. of IEEE Region 10 Intern. Conf. of Energy, Communication and Control System.- New-Delhi, India.- 1991.- v.4. - pp. 30-34.

28. Любчик Л.М., Дорофеев Ю.И. Двухуровневая стабилизация сложных динамических систем // Вестник Харьк. политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее прил. - Вып.11. -Харьков : ХПИ, 1992.-N2.-С.7-11.

29. Любчик Л.М. Рекуррентные алгоритмы оптимальной инвариантной фильтрации // iMOBipHicni модел! та обробка випадкових сигнал!в та пол1в : 36ipr<a наукових праць.-Ч.2.-Харюв,1992.-С.80-85.

30. Kostenko Yu.T., Lyubchik L.M. Model matching adaptive control of robot manipulator motion via inverse dynamic approach // Proc. of the 2-nd IEEE Int. Workshop on Advansed Motion Control, Nagoya, Japan. - 1992. - pp. 195-206.

31. Lyubchik L.M., Kostenko Yu.T., Kharchenko O.Yu. Sliding mode method in inverse motion control problem//Prep. of IFAC Workshop on Motion Control for Intelligent Automation, Perugia, Italy.-1992.

32. Любчик Л.М. Функциональная управляемость и наблюдаемость дискретных динамических систем // Вестник Харьк. политехи, ин-та. Техническая кибернетика и ее применение.-Вып.12.-Харьков : ХПИ, 1993.- N 17. - С.17-21.

33. Kostenko Yu.T., Lyubchik L.M, The inverse systems theory and applications in data and signal processing and control//Proc. Int. Congress Information Technology Vision, New-Delhi, India.- 1993. -pp.75-82.

34. Lyubchik L.M., Kostenko Yu.T. The output control of multivariable systems with unmeausurable arbitrary disturbances : The inverse model approach // Proc. of the European Control Conf., Groningen, Netherlands. - 1993. - v.2. - pp. 1160-1165.

35. Любчик Л.М. Управление выходом линейных многомерных дискретных систем при наличии неизмеряемых возмущений / / Кибернетика и вычислительная техника. - 1994.- Вып. 101.- С. 31-38.

36. Lyubchik L.M. Dynamic sensors distortion compensation by means of input estimation algorithms / / Prepr. of the IF AC Symposium on Intelligent Components and Instruments for Control Applications, Budapest, Hungary. - 1994. - pp.229-234. (Reprinted in IFAC Post Print Volume by Elsevier Science Ltd., Oxford, England, 1995).

37. Lyubchik L.M., Kostenko Yu.T. Discrete inverse model-based invariant systems design // Proc. of the Asian Control Conf., Tokyo, Japan, 1994. - pp. 241-244.

38. A.C. N 1505140 СССР : Способ измерения температуры плазмы МГД-генератора на твердом топливе/Назаренко Л.А., Лейкин В.А., Гарбузов В.Н., Любчик Л.М., Бернштам В.А.

39. Костенко Ю.Т., Кудряш А.П., Любчик Л.М., Мазманишви-ли А.С. Метод Карунена-Лоэва и статистика интегральной квадратичной оценки распределенного стохастического объекта // Препринт -234.-Харьков : ИПМаш АН УССР, 1986. - 51с.

40. Костенко Ю.Т., Любчик Л.М. Синтез оптимальных стохастических наблюдателей для систем с неизмеряемым входом//X Всес. Совещание по проблемам управления: Тезисы докладов. - М.: ИПУ АН СССР, 1986. - С.231-232.

41. Любчик Л.М. Алгоритмы оптимального восстановления входных сигналов измерительных преобразователей//Методы теории идентификации в задачах измерительной техники и метрологии/Всесоюзный симпозиум: Тезисы докладов,- Новосибирск, 1989.- С.245-246.

42. Любчик Л.М. Синтез инвариантных многосвязных систем на основе обратных динамических моделей//Управление многосвязными системами/Vi Всес. совещание:Тез. докладов. - М.; 1990. -С.16-17;

43. Любчик Л.М. Метод обратных динамических моделей в задачах координирующего управления//Координирующее управление в технических и природных системах/1 Всесоюзная научная конференция : Тезисы докладов.ч.1.-Харьков, 1991,- С.25-26.

44. Любчик Л.М., Дорофеев Ю.И. Синтез децентрализованных регуляторов с обратными моделями // Там же. - С.73-74.

45. Lyubchik L.M. Motion control sinthesis via the inverse model principle //Methods and software for automatic control system / IMACS-IFAC Intern. Workshop, Abstracts of papers. - Irkutsk, 1991.-pp.80-81.

46. Любчик Л.М., Никитин Ю.В., Скворцов A.B. Синтез цифровых инвариантных регуляторов уровня жидкости в технологических установках// MicroCAD-System'93 / Intern. Computer Science Conf, 4.1. -Харьков-Мишко льц, 1993. -С. 139.

47. Любчик Л.М. Синтез дискретных квазиинвариантных систем с обратными динамическими моделями// 1-а УкраТнська конференщя з автоматичного керування Автоматака-94: Тези доповщей. - 4.1. -Кшв, 1994. - С. 106.

48. Любчик Л.М., Дорофеев Ю.И. Компенсация взаимосвязей в сложных децентрализованных системах на основе обратных моделей/ / Там же. - С. 54.

Abstract

Lyubchik L.M. Combined processes control based on the inverse models method under incomplete information condition. The dissertation (in the manuscript form) for the doctoral degree in the speciality 05.13.07 - processes and manufactoring automation. State Polytechnic University of Kharkov. Kharkov, 1995.

The basis of theory and design methods are developed for the multivariable combined processes control systems. The concept of inverse model control was substantiated for the problem of setpoint tracking and unmeasurable disturbances rejection under the incomplete information. The inverse models based decoupling compensators parametrisation and design methods are proposed using the unknown-input ohserver theory. The method is proved to be sucessfully used for nonminimum-phase plants and arbitrary nonstationary disturbances.

The results of proposed methods practical implementation under the processes automation in chemical and power industry as well as products testing are presented.

Аннотация.

Любчик Л.М. Комбинированное управление технологическими процессами на основе метода обратных моделей в условиях неполной информации. Диссертация в виде рукописи на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.13.07 -автоматизация технологических процессов и производств. Харьковский государственный политехнический университет. Харьков, 1995.

Разработаны основы теории и методы проектирования многомерных комбинированных систем управления технологическими процессами. Обоснована концепция управления на основе обратных моделей для задач слежения и компенсации неизмеряемых возмущений в условиях неполной информации. Предложены методы параметризации и синтеза развязывающих компенсаторов с обратными моделями с использованием теории наблюдателей для систем с неизвестными входами. Показана эффективность метода для неминимально-фазовых объектов и нестационарных возмущений.

Приводятся результаты практической реализации предложенных методов при автоматизации технологических процессов в химической промышленности, энергетике, а также испытаний продукции.

IOiK>40Bi слова: динам^чш спостер!гач1, iimapiaHTHicTb, компенсация збурень, обернет модель